Obras de captación [modo de compatibilidad]

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Obras de captación [modo de compatibilidad]

  1. 1. UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Rosa Verónica Reyes Rodríguez Carlos Miguel Vanegas BenavidesCENTRO DE INVESTIGACIÓN Y ESTUDIOS EN EL MEDIO AMBIENTEObras de Captación LECHO FILTRANTE
  2. 2. DEFINICIÓN: ÓEl sistema de lecho filtrante o unidades de prefiltración prefiltración,como también se denominan, es una obra de captación deagua y al mismo tiempo funciona como pretratamiento, sepueden clasificar de acuerdo a la dirección del flujo pueden flujo,ser de dos tipos, horizontal y vertical. Los de flujo verticalpueden ser, a su vez, de dos tipos: descendentes yascendentes.ascendentes • Prefiltro Horizontal • Prefiltro Vertical
  3. 3. • Prefiltro Horizontal: Principio de FuncionamientoEste tipo de captación indirecta está ubicado en la ribera de cursos superficialesde agua, estando constituido por los siguientes elementos:• Estructura de entrada • Zona de Sali • Zona de Prefiltración a ida • Captación Directa
  4. 4. • Prefiltro Horizontal:La estructura de entrada: RIO RPara proteger de la erosión ydistribuir uniformemente elcaudal en t d l sección se d l toda la iósugiere el uso de un muroseco de ladrillo hueco o decantos rodados sujetos poruna malla de hierro redondo(gaviones). Este muro debeser construido con juntasabiertas para que seaabsolutamente permeable.
  5. 5. • Prefiltro Horizontal:La zona de pre Capa Profundidad Diámetro mmfiltración: 1 1.00 25-80Esta es de tipo horizontal, p , 2 4 50 4.50 30 70 30-70con velocidad de flujo de 3 4.50 5-120.50 m/h. Conformadapor tres o más tramosllenos de grava dediferentes diámetrosdispuestos en sentido RIOdecreciente. L l i dd i La longitudde los tramos es variable ydepende de la calidad delagua,agua del tamaño de lagrava y de la velocidad defiltración. Estos tramostienen las siguientescaracterísticas:
  6. 6. • Prefiltro Horizontal: Captación directa: Cuando se presenten aguas con buenas características que permitan el uso directo de filtración lenta se utilizará l cámara d captación tili á la á de t ió lateral ubicada en la ribera de la fuente. La entrada está protegida por una rejilla de hierro de Φ ¼” con separación de 2 cm para evitar la entrada de material flotante.
  7. 7. • Prefiltro Horizontal:Zona de Salida:La zona de salida la constituye la cámara de recolección. Dichodispositivo cuenta con un sistema de control manual formado porcompuertas de hierro y/o madera.
  8. 8. • Prefiltro Horizontal:Ventajas Restricciones• En general, son más • Profundidades mayores de 1.5 m y anchos mayores de 5.0 m eficientes que los dificultan la limpieza de la sedimentadores por la unidad. En general, se recomiendan profundidades no gran superficie específica mayores de 1.0 m y anchos disponible en l grava. di ibl la máximos de 4 0 m Estas 4.0 m. recomendaciones restringen el• Cuando opera con uso de estas unidades a caudales pequeños; la otra carreras largas, no sólo alternativa es considerar remueve partículas muchas unidades en paralelo. inertes, sino también • Turbiedades mayores de 300 y microorganismos. microorganismos UNT demandan unidades de 8 a 16 m de largo.Conveniencia de su aplicación
  9. 9. • Prefiltro Horizontal: Restricciones • Este tipo de prefiltro no es adecuado para la remoción de p material coloidal (diámetro < 1 micrón). Debido a que las concentraciones de oxígeno disuelto en esta clase de prefiltro son generalmente bastante bajas, no tienen la capacidad para remover id d materia orgánica oxidable, color, hierro y/o manganeso.Conveniencia de su aplicación
  10. 10. • Prefiltro Horizontal: Criterios de Diseño • Calidad del agua:• Turbiedad máxima: 150 UN (Con filtración lenta)• Turbiedad máxima: 750 UN (Con sedimentación simple y filtración lenta) • Capacidad máxima:• 10.8 m3/h (Recomendada) • Velocidad óptima de filtración:• 0.50 m/h • Medio Filtrante:• Grava de 1/4 a 2 , colocada en sentido decreciente En contacto 1/4" 2" decreciente. con los muros se colocará material de diámetro mayor que el de los orificios.
  11. 11. • Prefiltro Horizontal: Procedimiento para el DiseñoMétodo Simplificado 1 2 3 Q B (m) Diámetro del Dren•Calcular la capacidad necesaria del M3/h H=0.7 m H=1.00 m Φ (in)pprefiltro y asimilarla a su inmediata 3.6 10.30  7.20 3superior de la columna 1 5.4 15.40  10.80 3•Seleccionar la altura del prefiltro 7.2 20.50  14.40 4(entre 0.7 y 1 m) de acuerdo a las 9 25.70  18.00 4condiciones locales y adóptese el 10.8 10 8 30.85  30 85 21.60 21 60 4ancho correspondiente de la columna 14.4 41.15  28.80 52. 18 51.43  36.00 6•Obtener el diámetro correspondiente 21.6 61.70  43.20 6al dren de la columna 3. 25.2 72  50.40 8 28.8 82.30  57.60 8 32.4 92.60  64.80 8 36 102.85 72.00 8
  12. 12. • Prefiltro Horizontal: Método Completo:N°  Datos  Unidad Criterios Resultados Caudal de Diseño (Q)  (Q) m3/s / Número de unidades (N) adim 3600Q1  A=   Área transversal de cada unidad  Velocidad óptima de Filtración  N .VF m/h  (VF)  A2  Profundidad de la grava (H)  m  B=   Ancho de cada unidad  H Se obtiene por interpolación λ1 adim Turbiedad  máxima del agua  LnC1 / C03  UT  l1 =   Longitud del primer tramo del prefiltro con grava  cruda (C0)  λ1 de 3.0 a 4.0 cm  Turbiedad efluente del primer  UT tramo (C1)  Para el segundo tramo λ2 adim LnC2 /C14  Turbiedad afluente (C1)  UT l2 =   Longitud del segundo tramo del prefiltro con grava  Turbiedad efluente (C )  Turbiedad efluente (C2) UT λ2 de 2.0 a 3.0 cm
  13. 13. • Prefiltro Horizontal: Procedimiento para el Diseño Para el tercer tramo λ3  P l λ adim di Ln 3 /C Longitud del tercer tramo del prefiltro con  C 25  Turbiedad afluente (C2)  UT l3 =   m  Turbiedad efluente (C3)  UT λ3 grava de 1.0 a 2.0 cm 6      L=l1+l2 +l3  Longitud total de la unidad  m  Volumen de agua contenido en  qL Bl1 −∀ Altura de agua adicional requerida para m3  Altura de agua adicional requerida para 7 7 lla unidad (( ∀))  id d h= 1 m Tasa de levado (qL)  m3/m2 B. L aplicar la tasa de lavado  VLB.L .8 8 Velocidad de descarga (VL)  V l id d d d (VL) m/min QL / i = Caudal de lavado C d ld l d m3/ /s 609      hf1 =1/3HVL  Pérdida de carga en la grava  m  
  14. 14. • Prefiltro Horizontal: Procedimiento para el Diseño Número de losas sobre el canal de  adim B − an Ancho de las ranuras del canal de 10  limpieza (n)  e=   m  Ancho de cada losa (a) m n +1 limpieza  Ancho del canal de limpieza (b) Ancho del canal de limpieza (b) m QL 2 Pérdida de carga en el canal de 11  Coeficiente de descarga de las  hf 2 = m  ranuras (Cd)  adim [(n +1) Cd e b]2 2g limpieza  Pérdida de carga durante una12      hf = hf 1 + hf 2   m  descarga Presión de agua sobre la 13  Altura del canal de limpieza (h2)  m  h = H + h1 +1/ 2 h2   m  compuerta  VC = 2g(h − hf )   Velocidad en la compuerta de 14    m/s descarga QL15      AC =   Sección de la compuerta  m2  VC 
  15. 15. • Prefiltro Vertical : Principio de FuncionamientoEsta captación indirecta se ubica en el fondo del cauce y está formada por lossiguientes elementos: • Captación Directa • Zona de Prefiltración • Zona de Salida
  16. 16. Prefiltro Vertical Zona de pre filtración: Este prefiltro utiliza grava como medio filtrante, con las siguientes p g , g características: Capa Profundid Diámetro ad (m) ( ) mm 1 0.1 15-25 2 0.2 10-15 3 0.5 5-10 RIOSiendo el flujo verticaldescendente con baja velocidad(Vf=0.25 m/h). El sistema derecolección está formado poruna tubería perforada de PVCque desmboca en una cámara derecolección. Las paredeslaterales están formadas pormuros secos de cantos rodados,sin armadura, o por bolsas decemento P tl d ti 1 t Portland tipo
  17. 17. Prefiltro Vertical Captación directa: . Cuando se presenten aguas con buenas características que permitan el uso directo de filtración lenta se utilizará la cámara de captación tili á l á d t ió lateral ubicada en la ribera de la fuente. La entrada está protegida por una rejilla de hierro de Φ ¼” con separación de 2 cm para evitar la entrada de material flotante.
  18. 18. Prefiltro Vertical Sistema de Control: El sistema de control es manual y está formado por compuertas de hierro y/o madera• Captación Directa Compuerta C Compuerta
  19. 19. Prefiltro VerticalVentajas Restricciones• La limpieza completa es más • Este tipo de captación se recomienda usarlo con plantas de ágil que en los otros casos, filtración lenta con y sin porque la altura de la grava en sedimentación simple laminar, cada compartimiento es de sólo para lo cual las turbiedades de las aguas deberían ser inferiores a 150 50 cms. Incluso puede ejecutarse y 750 UN respectivamente. dentro d t del d l mismo i compartimiento. • Este tipo de prefiltro no es adecuado para la remoción de material coloidal (diámetro < 1• T bié posee l ventajas ya También las t j micrón). D bid i ó ) Debido a que l las presentadas en los prefiltros concentraciones de ox{igeno disuelto en esta clase de prefiltro horizontales. son generalmente bastante bajas, no tiene la capacidad para remover materia orgánica oxidable, color, hierro y/o manganeso.Conveniencia de su aplicación
  20. 20. Prefiltro Vertical Criterios de Diseño • Velocidad máxima del curso de agua:• 3 m/s • Calidad del agua:• Turbiedad máxima= 150 UN (Con filtración lenta)• Turbiedad máxima= 750 UN (Con sedimentación simple y filtración lenta) • Capacidad máxima del prefiltro• 9 m3/h (recomendada) • Velocidad de filtración• 0.25 m/h
  21. 21. Prefiltro Vertical Procedimiento para el DiseñoPara el diseño de un prefiltro múltiple se utiliza el siguiente procedimiento: p p g p• Calcular la capacidad necesaria del prefiltro y asimilarla a su inmediata superior de la columna 1• Seleccionar el área necesaria de la columna 2• Decidir dimensiones del prefiltro en base a condiciones locales• Seleccionar el diámetro del dren secundario (4) considerando el área máxima drenada, columna (3) y una separación máxima entre d d d l ió á i t drenes d 250 m. de• Seleccionar el diámetro del dren principal de la columna 4 de acuerdo al área total del prefiltro en la columna 3.
  22. 22. Prefiltro Vertical1 2 3 4Q (m3/h) A*B Area m2 Criterio para la elección del dren Area máxima má ima Φ (in) drenada3.6 14.4 7.4 25.454 21.6 21 6 16.8 16 8 37.2 28.8 30 49 36.6 48.2 510.810 8 43.2 43 2 53 514.4 57.6 53 618 72 94 621.6 86.4 94 825.2 100.8 230 828.8 115.2 230 832.4 130 230 836 144 230 8

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